Exercices par capacités · Première générale
Dernière mise à jour : 21 juin 2026
Données. Nombre d'électrons de valence : H : 1 · C : 4 · N : 5 · O : 6 · F : 7 · Cl : 7. Règle du duet (H : 2 e⁻) et de l'octet (autres : 8 e⁻).
Combien de liaisons l'atome de fluor (7 électrons de valence) doit-il former pour respecter la règle de l'octet ?
Nombre de liaisons \(= 8 - \) (électrons de valence) \(= 8 - 7 = 1\). Le fluor forme 1 liaison.
Indiquer le nombre de liaisons que forment, pour respecter le duet ou l'octet, les atomes : H, O, N, C.
H : 1 liaison (duet). O : \(8 - 6 = 2\) liaisons. N : \(8 - 5 = 3\) liaisons. C : \(8 - 4 = 4\) liaisons.
Calculer le nombre total d'électrons de valence, puis le nombre total de doublets, dans la molécule de dioxyde de carbone \(CO_2\).
Électrons de valence : C (4) + 2×O (6) \(= 4 + 12 = 16\) électrons.
Nombre de doublets : \(16 \div 2 = 8\) doublets.
Calculer le nombre total d'électrons de valence et le nombre total de doublets dans les molécules \(NH_3\) (ammoniac) et \(CH_4\) (méthane).
\(NH_3\) : N (5) + 3×H (1) \(= 8\) électrons \(= 4\) doublets.
\(CH_4\) : C (4) + 4×H (1) \(= 8\) électrons \(= 4\) doublets.
Dans la molécule d'eau \(H_2O\), indiquer le nombre de doublets liants et de doublets non liants portés par l'atome d'oxygène.
Total : O (6) + 2×H (1) \(= 8\) électrons \(= 4\) doublets. O forme 2 liaisons \(O-H\) : 2 doublets liants. Il reste \(4 - 2 = 2\) doublets non liants sur l'oxygène.
Dans le méthane \(CH_4\), donner le nombre de doublets liants et de doublets non liants portés par l'atome de carbone.
Total : C (4) + 4×H (1) \(= 8\) électrons \(= 4\) doublets. C forme 4 liaisons \(C-H\) : 4 doublets liants, et aucun doublet non liant.
Dans le diazote \(N_2\), les deux atomes sont reliés par une liaison triple. Indiquer le nombre de doublets liants entre les deux atomes, puis le nombre de doublets non liants portés par chaque azote.
Total : 2×N (5) \(= 10\) électrons \(= 5\) doublets. La liaison triple correspond à 3 doublets liants. Il reste \(5 - 3 = 2\) doublets non liants, répartis à raison de 1 doublet non liant par atome d'azote. Chaque N : 3 liants + 1 non liant = 4 doublets = 8 électrons (octet). ✔
Dans le dioxyde de carbone \(CO_2\), le carbone est relié à chaque oxygène par une liaison double. Donner le nombre de doublets liants au total, puis le nombre de doublets non liants par atome d'oxygène et sur le carbone.
Total : 8 doublets (16 électrons). Deux liaisons doubles \(O=C=O\) : \(2\times2 = 4\) doublets liants.
Il reste \(8 - 4 = 4\) doublets non liants, répartis sur les oxygènes : 2 doublets non liants par oxygène, et 0 sur le carbone. Chaque O : 2 liants + 2 non liants = octet ; C : 4 liants = octet. ✔
Établir le schéma de Lewis du dichlore \(Cl_2\) (Cl : 7 électrons de valence). Préciser la liaison et le nombre de doublets non liants sur chaque atome.
Total : 2×Cl (7) \(= 14\) électrons \(= 7\) doublets. Une liaison simple \(Cl-Cl\) (1 doublet liant). Il reste \(7 - 1 = 6\) doublets non liants, soit 3 doublets non liants par atome.
Schéma : \(\overline{\underline{|Cl}}-\overline{\underline{Cl|}}\) — chaque Cl : 1 liant + 3 non liants = 8 électrons (octet). ✔
Établir le schéma de Lewis du chlorure d'hydrogène \(HCl\). Vérifier le duet de H et l'octet de Cl.
Total : H (1) + Cl (7) \(= 8\) électrons \(= 4\) doublets. Une liaison \(H-Cl\) (1 doublet liant). Il reste 3 doublets non liants sur le chlore.
Vérification : H a 2 électrons (duet) ; Cl a 1 liant + 3 non liants = 8 électrons (octet). ✔
Établir le schéma de Lewis de l'ammoniac \(NH_3\) : nombre de doublets liants et non liants, et vérification des règles.
Total : N (5) + 3×H (1) \(= 8\) électrons \(= 4\) doublets. N central forme 3 liaisons \(N-H\) (3 doublets liants) ; il reste \(4 - 3 = 1\) doublet non liant sur l'azote.
Vérification : chaque H a 2 électrons (duet) ; N : 3 liants + 1 non liant = 8 électrons (octet). ✔
Établir le schéma de Lewis du méthanal (formaldéhyde) \(CH_2O\), sachant que le carbone est l'atome central, relié aux 2 H par des liaisons simples et à l'oxygène par une liaison double. Donner les doublets liants et non liants.
Total : C (4) + 2×H (1) + O (6) \(= 4 + 2 + 6 = 12\) électrons \(= 6\) doublets.
Liaisons : 2 liaisons \(C-H\) (2 doublets liants) + 1 liaison double \(C=O\) (2 doublets liants) = 4 doublets liants.
Il reste \(6 - 4 = 2\) doublets non liants, portés par l'oxygène (2 doublets non liants sur O, 0 sur C).
Vérification : chaque H : duet ; C : 4 liants = octet ; O : 2 liants + 2 non liants = octet. ✔
Établir le schéma de Lewis de la molécule de diazote \(N_2\) et du dioxygène \(O_2\) (liaison double pour \(O_2\)). Préciser pour chacune le type de liaison et les doublets non liants.
\(N_2\) : 10 électrons = 5 doublets. Liaison triple \(N\equiv N\) (3 doublets liants) + 1 doublet non liant par atome. Chaque N : octet. ✔
\(O_2\) : 12 électrons = 6 doublets. Liaison double \(O=O\) (2 doublets liants) + 2 doublets non liants par atome (\(2\times2 = 4\)). Total : \(2 + 4 = 6\) doublets. Chaque O : 2 liants + 2 non liants = octet. ✔
L'atome central du dioxyde de carbone \(CO_2\) porte 2 doublets liants (liaisons doubles) et 0 doublet non liant. Donner la géométrie de la molécule et l'angle de liaison.
2 directions de liaison, aucun doublet non liant : les deux liaisons s'écartent au maximum, soit à 180°. La molécule est linéaire, angle \(O=C=O \approx 180°\).
L'atome de carbone du méthane \(CH_4\) porte 4 doublets liants et 0 doublet non liant. Donner la géométrie de la molécule et l'angle de liaison.
4 doublets, tous liants : ils s'écartent au maximum dans l'espace. La molécule est tétraédrique, angle \(H-C-H \approx 109°\).
L'atome d'azote de l'ammoniac \(NH_3\) porte 3 doublets liants et 1 doublet non liant. Donner la géométrie de la molécule et expliquer pourquoi elle n'est pas plane.
L'azote est entouré de 4 doublets (3 liants + 1 non liant), répartis comme un tétraèdre. Le doublet non liant occupe un sommet : il ne reste que 3 liaisons \(N-H\), formant une pyramide à base triangulaire (géométrie pyramidale). Le doublet non liant repousse les liaisons et ferme l'angle à \(\approx 107°\).
L'atome d'oxygène de l'eau \(H_2O\) porte 2 doublets liants et 2 doublets non liants. Donner la géométrie de la molécule et son angle approximatif. Comparer avec \(CO_2\).
L'oxygène est entouré de 4 doublets (2 liants + 2 non liants), répartis comme un tétraèdre. Les 2 liaisons \(O-H\) forment une molécule coudée, angle \(\approx 104°\) (les 2 doublets non liants ferment l'angle).
Différence avec \(CO_2\) : le carbone de \(CO_2\) n'a aucun doublet non liant (molécule linéaire, 180°), alors que l'oxygène de \(H_2O\) en a 2 (molécule coudée, \(\approx 104°\)).
Le tableau ci-dessous donne le décompte des doublets autour de l'atome central de quatre molécules. Compléter la géométrie attendue pour chacune.
| Molécule | Doublets liants | Doublets non liants | Géométrie ? |
|---|---|---|---|
| \(CH_4\) | 4 | 0 | ? |
| \(NH_3\) | 3 | 1 | ? |
| \(H_2O\) | 2 | 2 | ? |
| \(CO_2\) | 2 | 0 | ? |
\(CH_4\) : 4 liants, 0 non liant → tétraédrique (≈ 109°).
\(NH_3\) : 3 liants, 1 non liant → pyramidale (≈ 107°).
\(H_2O\) : 2 liants, 2 non liants → coudée (≈ 104°).
\(CO_2\) : 2 liants (liaisons doubles), 0 non liant → linéaire (180°).